Высокоомные резисторы

Индукция насыщения высоконикелевых пермаллоев приблизительно в 2 раза меньше, чем у электротехнических сталей, ив 1,5 раза меньше, чем у низконикелевых. Следовательно, высоконикелевые пермаллои нецелесообразно применять в качестве материала для сердечников мощных силовых трансформаторов и других устройств, для которых важно создание большого магнитного потока.

Удельное электрическое сопротивление у высоконикелевых пермаллоев приблизительно в два раза меньше, чем у низконикелевых. Поэтому в переменных магнитных полях, особенно при повышенных частотах, предпочтительнее использовать низконикелевые пермаллои. Термическая обработка высоконикелевых пермаллоев сложнее обработки низконикелевых. Кроме того, высоконикелевые пермаллои дороже из-за большого содержания никеля; механические напряжения, чистота и состав сплава значительно сильнее влияют на магнитные свойства высоконикелевых пермаллоев.

4) 79НМ, 80НХС, 76НХД — высоконикелевые пермаллои (79% Ni, 80% Ni и 76% Ni), легированные соответственно молибденом (3,8— —4,1%), хромом и кремнием, хромом и медью (4,80—5,20%).

ки и ферриты. Электротехнические стали и пермаллои применяют в виде горячекатанного и холоднокатанного проката в листах и рулонах толщиной 0,04—0,5 мм. Горячекатанные стали используют в магнитопроводах, работающих на низких частотах, а холод но катанные — в магнитопроводах с повышенными магнитными характеристиками. Железойикелевые сплавы (пермаллои) характеризуются в 10—20 раз большей магнитной проницаемостью в слабых магнитных полях по сравнению с электротехнической сталью. Высоконикелевые пермаллои (72—80% никеля) марок 79НМ, 80НХС и другие используют для изготовления сердечников малогабаритных дросселей и трансформаторов низкой частоты, магнитных головок и др. Низконикелевые пермаллои (30—50% никеля) марок 38НС, 45Н, 50Н, 50НХС и другие применяют для изготовления магнитопроводов силовых трансформаторов и дросселей, магнитных головок и др.

4) высоконикелевые пермаллои, легированные соответственно молибденом, хромом и кремнием, хромом и медью,-79 НМ, 80 НХС, 76 НХД.

сотен ампер на метр. Одни из них имеют низкую индукцию насыщения Bs (порядка 0,6—0,8 тл), другие —относительно высокую (1,3—1,6 тл). К первой группе относятся высоконикелевые пермаллои, например 79НМ, содержащий 79% никеля и 3,8% молибдена, у которого Л,Н = 22 000; цмакс = = 120 000; Bs = 0,75 тл. К второй группе относятся низконикелевые пермаллои, например 45Н, содержащий 45% никеля, у которого цн = 2 500; >хмакс = 23 000; Bs = 1,5 тл.

Для трансформаторов малой мощности (не выше десятых долей ватта) малогабаритной и переносной аппаратуры, где необходим наименьший вес и размеры трансформатора, при отсутствии постоянного подмагничивания сердечника наилучшим материалом являются высоконикелевые пермаллои, содержащие 78-=-80% никеля (Н79М4, Н80ХС и др.), имеющие наиболее высокую магнитную проницаемость из употребительных магнитных материалов; это позволяет максимально сократить размеры и вес трансформатора.

При определенном соотношении между никелем и железом магни-тострикция и анизотропия сплава переходят через нуль, и сплав приобретает высокую магнитную проницаемость. Это используется в пермаллоях; по содержанию никеля сплавы в основном делятся на две группы: . высоконикелевые — с содержанием никеля 78,5% и низконикелевые с содержанием никеля до 50%. Низконикелевые пермаллои при 50% Ni имеют .ia до 4000; fimax До 45000; индукция 5S достигает 1,5 гпл, р = 45-10"6 ом -см. Удельное сопротивление при введении Si .можно повысить до 90 -10~0 ом--см, но при этом снижается индукция Bs — 1,0 тл. Указанные характеристики обеспечиваются лишь при определенной термической обработке. Высоконикелевые пермаллои помимо Ni (72—80%) содержат также легирующие добавки

частоты необходимо уменьшать толщину ленты, чтобы получить более высокую магнитную проницаемость. При высоких частотах применяется пермаллой толщиной 0,01 мм. Низконикелевые слаболегированные пермаллои (табл. 17.2) ,. используют для междуламповых трансформаторов, дросселей и реле. Легированный хромом низконикелевый пермаллой 50 НХС применяют для аппаратуры связи звуковых и высоких частот. Легированные молибденом и хромом высоконикелевые пермаллои предназначаются (тонкие листы и ленты) для импульсных трансформаторов, магнитных усилителей, дросселей и бесконтактных реле.

что связано с практическим отсутствием у них анизотропии и магнитострикции. Различают высоконикелевые и низконикелевые пермаллои. Высоконикелевые пермаллои содержат 70—83 % Ni, низконикелевые 40—50 % Ni.

Для трансформаторов малой мощности (не выше десятых долей ватта) малогабаритной и переносной аппаратуры, где необходим наименьший вес и размеры трансформатора, при отсутствии постоянного подмагничинания сердечника, наилучшим материалом являются высоконикелевые пермаллои, содержащие 78-^80% никеля (Н79М4, Н80ХС и др.), имеющие наиболее высокую магнитную проницаемость из употребительных магнитных материалов; это позволяет максимально сократить размеры и вес трансформатора.

ки от магнитной анизотропии доказана экспериментально. Для железа граница между антипараллельными доменами имеет толщину 13-10~8 м, т. е. около 500 элементарных ячеек. У кобальта энергия магнитной анизотропии на порядок больше, чем у железа, соответственно толщина стенки меньше ста элементарных ячеек. В материалах, магнитная анизотропия которых крайне мала, толщина стенок может быть на несколько порядков выше и достигать десятков и сотен тысяч элементарных ячеек. В этом • случае домены имеют неправильную конфигурацию, определяющуюся случайным характером внутренних напряжений. Такую доменную структуру имеют высоконикелевые пермаллои. Криволинейные доменные границы могут наблюдаться и в кристаллах с большой магнитной анизотропией, но на таких плоскостях среза, в которых энергия магнитной анизотропии вдоль разных направлений не будет сильно отличаться. Например, в плоскости базиса

В качестве резистивных материалов тонкопленочных резисторов используют чистые металлы и сплавы с высоким электрическим сопротивлением, а также специальные материалы — керметы, которые состоят из частиц металла и диэлектрика (например, Сг и SiO). Широко распространены пленки хрома и тантала. Сплавы, из которых наиболее часто используют нихром, имеют большее значение ps по сравнению с пленками чистых металлов. На основе керметов, в состав которых входят хром и монооксид кремния, получают высокоомные резисторы. В зависимости от содержания хрома можно получить резистивные пленки, обладающие высокой стабильностью с удельным сопротивлением от сотен ом на квадрат до десятков килоом на квадрат. Однако в связи с тем что свойства керметных пленок в сильной степени зависят от технологических факторов, резисторы имеют худшую воспроизводимость номиналов и больший ТЮ? по сравнению с металлическими. В настоящее время промышленностью освоена большая группа металлосилицид-ных сплавов системы Сг — Si, легированных небольшими добавками железа, никеля, кобальта, вольфрама (РС-3001, РС-3710, РС-5404К, МЛТ-ЗМ, РС-5405Н). При сравнительно малом TKjR и высокой стабильности воспроизведения удельных поверхностных сопротивлений диапазон номиналов сплавов PC достаточно широк: 0,5—50 кОм/П. Наиболее часто используют сплавы РС-3001, РС-3710 (37,9% Сг, 9,4 % Ni, 52,7 % Si), МЛТ-ЗМ (43,6 % Si, 17,6% Сг, 14,1 %Fe, 24, 7% W).

В основе наиболее распространенного способа изготовления диффузионных резисторов лежит использование базового или эмиттерного слоя транзисторной структуры. В первом случае получают высокоомные резисторы, во втором — низкоомные, так как базовый слой имеет значительно меньшую концентрацию основных носителей, чем эмиттерный.

Высокоомные резисторы на базе углерода или металлов можно получать только за счет существенного уменьшения толщины пленки. Такие резисторы не обладают достаточной надежностью при работе в различных режимах и условиях эксплуатации. От этих недостатков свободны композиционные резисторы, у которых можно получать большое значение сопротивлений даже при объемной конструкции токопро-водящего слоя. Недостатком композиционных резисторов является ббльшая, чем у резисторов групп С1 и С2, зависимость значения сопротивления от приложенного напряжения. Кроме того, из-за крупнозернистой структуры проводящего материала композиционные резисторы имеют большую э.д.с. шумов.

Резисторы ИС в общем виде представляют собой зигзагообразную полосу (меандр) определенной удельной проводимости. Ввиду такой формы удается сократить длину резистора при увеличении его сопротивления. В связи с этим высокоомные резисторы занимают большую площадь, чем транзисторы и диоды. В интегральном исполнении трудно выполнить конденсаторы и индуктивные элементы. Для получения емкости 100— 1000 пФ необходима площадь кристалла, на которой могли бы разместиться десятки транзисторов и низкоомных резисторов. Поэтому в ИС конденсаторы не используют.

ция резисторов может быть произвольной, однако во всех случаях отношение длины резистора к его ширине должно быть согласовано с удельным сопротивлением материала исходного диффузионного слоя и обеспечено получение заданного номинала. Ширина резистора ограничивается разрешающей способностью фотолитографии. Высокоомные резисторы рекомендуется выполнять в виде параллельных полосок с перемычками между ними. Номинал резистора в этом случае будет выдержан более точно, чем для резистора изогнутой формы. Любой диффузионный резистор может пересекаться проводящей дорожкой, так как проведение металлизированного проводника по слою оксида кремния, покрывающему резистор, не оказывает существенного вредного влияния. Резисторы, у которых необходимо точно выдерживать отношение номиналов, должны иметь одинаковую ширину и конфигурацию и располагаться в непосредственной близости друг от друга. Если ИМС содержит резисторы с большой рассеиваемой мощностью, то их следует располагать в периферийных областях кристалла.

Динамическое сопротивление генератора тока на основе ПТ рассчитывается по формуле R=RCU(] +Sn^Rj, где /?си—динамическое сопротивление ПТ без ООС (сопротивление участка сток — исток переменному току), Sn т— крутизна ПТ в рабочей точке. Значение динамических сопротивлений Яд, реализуемых схемами на 17.6, на один-два порядка превосходят допустимые значения сопротивлений резисторов в схемах ДУ, приведенных на 17.5. Для реализации очень больших значений /?д необходимы высокоомные резисторы во входных цепях генераторов тока. Однако это нежелательно из-за существенного падения на них напряжения постоянного тока. Избежать применения резисторов и реализовать динамические сопротивления позволяют отражатели типа первого и второго родов, приведенные на 17.7, а и б соответственно. Здесь выходные токи /t с приемлемой для практики точностью повторяют входные токи /1. Такие узлы иногда называют «зеркалом» тока первого и второго родов соответственно.

представляет разработчику широкие возможности в выборе элементов, определяющих вид АЧХ, например в активных ЛС-фильтрах использовать дешевые высокоомные резисторы, дешевые и высокостабильные конденсаторы малой емкости.

Применение ОУ позволяет добиться повышенной точности интегрирования по сравнению со случаем использования обычной интегрирующей цепочки, описанной в § 7.10. Это достигается благодаря высокому входному и низкому выходному сопротивлениям ОУ. Первая особенность позволяет выбирать достаточно высокоомные резисторы R, при этом сопротивление источника сигнала будет оказывать меньшее влияние на работу интегратора. Вторая особенность позволяет избежать влияния нагрузки на работу интегратора.

Как имитировать элементы — К, — С, заземленную и незаземленную L, частотно зависимые сопротивления, высокоомные резисторы — [см. приложение Б].

ж) Высокоомные резисторы, имитированные переключаемыми конденсаторами. В настоящее время электронные схемы часто выполняют методами интегральной технологии, создавая на одном кристалле много резисторов, конденсаторов, транзисторов, диодов, ключей.

шую мощность, следует размещать вблизи центра подложки. Это позволяет сократить число мест локального нагрева и тем самым уменьшить неконтролируемые изменения параметров элементов. Реальная форма резисторов, кроме ширины полоски, не является критичной: она может быть прямоугольной, ломаной, изогнутой и т. д. Необходимые условия при выборе той или иной формы резистора заключаются только в согласовании отношения длины к ширине с удельным поверхностным сопротивлением слоя и в обеспечении требуемого значения номинального .сопротивления. Концевые эффекты (расширение полоски у концов резистора) и эффекты на изгибах вызывают отклонения от номинала, которые следует учитывать в процессе проектирования. Высокоомные резисторы целесообразно выполнять в виде двух параллельных полосок с перемычкой между ними. В этом случае номинальное значение сопротивления резистора удается выдержать более точно, чем при ломаной «ли изогнутой форме. Диффузионные резисторы можно формировать внутри общей изолированной области. Более эффективная изоляция диффузионных резисторов, находящихся внутри общей изолированной области, достигается путем подсоединения ее к точке схемы с .самым высоким положительным потенциалом. Такой точкой для полупроводниковой ИМС, содержащей резисторы, сформированные на базовом слое р-типа, является контактная площадка, на которую подается 'Напряжение смещения от коллекторного источника питания.